Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 126
Текст из файла (страница 126)
Эта зависимость позволяет оценить различия з энтальпкях образования политипов 5!С, значения которых представлены в табл. 19г). Параметры слоев, получаемых на' кристзллах карбида кремния термическим оксидирозанием, аналоги гны параметрам охоез, получаемых на кремнии, а их толщины могут быть оценены по цветовым тестам, составленным для процессов оксидироиания кремния. Зависимости коэффициента теплопрозодносги к монокристаллов 6Н-ЯС перпендикулярно оси с ог температуры при различных уровнях легирозания представлены на рис.
19.6. Микротвердость ЗС.5К: по шкале Мопса составляет 9,2...9,3. Микротвердость сильно зависит от ориентации грани кристалла н идентора, В табл. !9.6 приведены значения Полулроводниковые соединения АшВ'т (раза. 19) Таблица !Р,б. Энергня актнвацян н часмтные множнтелн закона роста оксндных пленок на граня (0001) Я монокристаллав БН-ЯС мнкротвердости по Кнупу с указанием ориентация большой оси ндеитора. Из температурных зависимостей микро- твердости 6Н- н ЗС-ЯС следует, что прн температуре ниже 400 С и давлении 29 ГПз в ннх происходитлокальный фазовый переход с образованнем плотноупакованных н более пластичных фаз.
Используя зависимость в интервале температуры 500.. 1400 'С, определена энергия активации движения дислокации в БН-ЯС, составившая 1,7~0,! эВ. Прн температуре выше 1800 'С БН-6!С обладает уникально большой твердостью, приближающейся к алмазу. Напряжение разрушения массивных монокристаллов и-ЯС прн комнатной температуре составляет менее 0,98 ГПа н обусловлено наличием в них дефектов.
Для нитевидных кристаллов и-ЯС, характеризующихся высоким структурным совершснством, зто значение достигает 21 ГПа. Энергия образованна дефекта упаковки в ЗС-ЯС составляет Б,! мДж/мз (З,! мэВ). Таблица !Р,б. Микротвердость по Кнупу ЯС прн !=20 'С, нагрузке 0,98 Н Зб З!)б ЗЯ) 440 4бд к 2 4 бе!О г 4 БВ/бх 2 4 И Ркс. !9.6. Температурные зависимости коэффициента теплопроводности 6Н-ЯС при нивках (а) н высоких (б) температурах перпендикулярно оси с (л- и р-концентрацин электронов н дырок соответственно в образцах при Т=298 К) ]4 19.2] Элсктронныв свойства нолитипов карбида кремния Таблица !9.7.
Механические свойства карбида кремния Таблица 79.8. Важнейшие аиергетические зазоры в ЗС-8!С Га,— Гь, Гьь,— Га, Хь — Хь Хь — Хь, !.ь, — !.ь Г, — Сь Га,— Хь ьь — Хь Обозначение зазора 6,36 3,08 Расчет, эВ Эксперимент, эВ 6.92 2,35 2.39 3,!0 Таблица !9.9. Важнейшие энергетические зазоры в 2Н-81С Гь,— Мь, Г,— 1.ь, Г,— !., Г,— Г, Г,— Г, Расчет, эВ 3,40 4,28 4,39 Некоторые другие важные механические свойства карбида кремния приведены в табл. 19.7.
19.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИТИПОВ КАРБИДА КРЕМНИЯ Электрофизические свойства разных поли. типов карбида кремния отличаются, что позволяет рассматривать их как различные полупроводнииоиые материалы. количество которых превышает 140. Полнтипы карбила кремния имеют довольно сложаую структуру энергетических зон. Детальные расчеты энергетической заикой структуры проведены только лля наиболее простых политипов ЗС и 2Н (рис. 19.7, !9.8), имевших в элементарной ячейке иаименыаее количество атомов и составляющих основу остальных политипов.
В табл. 19.8, 19.9 приведены наиболее важные энергетические зазоры для политипов ЗС и 2Н Зоны Бриллюэна для этих политипов приведены на рнс. !9.7, Обозначение зазора Гы — Хы Гь,— Хь, Гь — Мь. 19.8. Для более сложных политипов 4Н и 6Н энергетический спектр рассчитан только в точках высокой симметрии.
Разность энергий зоны проводимости и валентной зоны в точке Г этих политипов равны 4,6 эВ лля 4Н и 4„4 эВ для 6Н-3!С. Так как при формировании ванной структуры полупроводников значительную роль играет ближний порядок расположения атомов, то зониая структура политипов карбида кремния должна быть во многом сходной с ванной структурой простейших фзз — чисто кубического и гексагоналького $1С.
Наличие естественной саерхструктуры в полнтипах должно приводить к появлению дополнительных плоскостей брэгговского отражения для электронов, вследствие чего в энергетическом спектре электронов возникает миннзонное расщепление. Экспериментальные исследования действительно показали наличие такого расщепления в зоне проводимости политипов. В дырочном карбиде кремния их выявить не удалась, так как они, по-видимому, весьма малы вследствие того, что абсолютный Полулроводниковые соединения А'чВ'" !раза. 191 ЗС ВН ВН 4Н ГВ сзге В'е В б 788 8 Г Е Н Х Ь Г Л Рис. !9.7.
Зонная структура ЗС-З!С, рассчи'танная методом эмпирического псевдопотен- циала максимум валентпой зоны для всех политнпов лежит в высокосимметричной точке Г— а центре зоны Бриллюэна. Как следует из рис. !9.7, абсолютный максимум валенгной зоны а кубическом карбиле кремния, считающемся основным при построении зоиной структуры пслитипов, -В А Н ОНМНГЬА б НРК Т Г Рис.
19.9. Зонная сгруктура 2Н-З!С, рассчитанная методом эмпирического псевдопотен- инала а 82 Нд Об ЦВ Рис. 19.9. Зависимость между экситониой шириной запрещенной зоны и степенью гексагональиости политипов трехкратпо вырожден. Однако вследствие наличия спин-орбитального расщеплевня, составляющего 10 мэВ, это вырождение на самом деле двухкратнсе. В гсксагональных политипах вследствие существования кристаллического расщепления снимается н это вырождение.
Для политипов ОН и НН кристаллическое расщепление составляет 53 мэВ и ВЗ мэВ соответственно. Спин-орбитальное расщеплекие для ОН и 1ВН составляет 7 мэБ. Электронные свойства важнейших поли- типов карбида кремния приведены в табл. 19.!О, экситонная ширина запрещенной зоны различных политипов приведена в табл. 19.11 н на рис. 19.9. Из табд. 19.!О, в частности, следует, что вследствие различий в структурах зоны проводимости свойства кристаллов разных полнтипов и-тнпа электро- Рис.
19.10. Температурная зависимость по. движиости электронов в чистых кристаллах ЗГ-9|С а-типа электропроводности Элскгронныл свойства лолигиноа карбида кремния 457 !э 19.21 Свойство 159 Наиболее вероятная локализация абсолютного минимума воны проводимости Наиболее вероятное число долин Локннизация абсолютного максимума валевтной зоны Экситонная ширина запрещенной зоны при 4 К гЗ !Тг„о ЭВ Энергия свини свободного экситона 1Рм,, эВ Ширина запрещенной зоны при 77 К /в В', эВ Температурный коэффициент ширины запрещенной воны при 300...700 К, Х10 " эВ/К Дсформационный потенциал валентной эоны В, эВ Деформационвый потенциал зовы проводимости 300...1300 К В, эВ Работа выхода при 300 К из грани (0001), эВ Время жизни, ЗОО К электрона т„с Аннзотропия элгктронронодностн л-типа р!1/р ! при 1000 К Эффективная масса электрона в долине, тс: лгэг и" 1 ю„' Эффектинная масса плотности состояний электронов в зоне проводимости тй ..
те Эффективная масса плотности состояний дырок в валентной зоне лгг .. лм Подвижность электронов при 300 К ц„, см'/В.с Подвижность дырок при 300 К ра смв/В ° с Собственная концентрация носителей заряда при 300 К л„ см Температура, при которой л;ж 1О" см ', !шах, 'С Энергия ионизация азота, эВ !р ы Энергия ионизация алюминия, эВ: Ф„""" !Рл"' Энергия ионизации галлия, зВ: В"„'"" У""' Линия М вЂ” Е 3 Г Вблизи М вЂ” Г 6 Г М 3 Г Х 3 Г 2,39 3,023 3,265 0,024 2,43 — 5,8 ~ 0,3 0,04 3,02 — 5,5 0,078 3,09 0,025 3,29 — 5,55 69,3 11.5 4,5 1,0 0,16...0,25 0,24...0,37 0,19...0,29 0,39...0,58 0,22...0,24 0.55...0,65 0,3...0,4 0,6...0,8 0,29...0,35 1,1...1,4 0,38...0,45 0,7...1 0,17...0,21 0,16...0,2! О,!7...0,21 0,55...0,7 ) 1000 60 10 800 70 !О 500 60 10 360 60 !О ' 620 0,053 0,047 0,100 0,100 0,150 0,035 0,090 0,24 0,18...0,2 0.26...0,27 0,27 0,27 0,24...0,3 0,29 0,35 0,27 Энергия ионизации бора, эВ: 1Р,',"" 0,39 0,6 0,70 0,39 0,6 0,39 0,7 0,4 0,6 О,За 0,73 0,35 0,7 Энергия ионизация беряллия, эВ: Энергия ионизации Энергия ианизации !Рве скандия, эВ: 0.24 0,5...0,6 вакансии углерода, эВ: 0„60 О 65 Таблица !9.10.
Электронные свойства основных политипов карбида кре1вния Нолрпроеодникооые соединения А'»В'» [равд. 19[ Продолжение табл. 19.10 !бр 36 бН Свопство 60 40 20 70 2 (1,5 0,5 Таблица 1УНН Эксптанная ширина запрещенной зоны полнтнпов карбида кремния 4Н 158 Полпткп 2,853 2,986 2,800 Л Ф'м, прн 4К, эВ 2,728 Таблица !9.1рс Значення потеяцяальмого барьера Шотткн различных структур хром — и-51С 1ОН Полктнп 1,1...1,3 1,4...1,6 0,9...1,1 1,1...1,2 1,2...1,35 1.1...1,2 0.8...0,95 ггв, эВ проводностн различаются достаточно сильно; политипы р-тнпа характеризуются сходностью свойств нз-за качественно одинаковой валентной зоны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
